[发明专利]不同参数材料分区浇/填筑坝变形混合模型通用建立方法

说明书

本发明公开了不同参数材料分区浇/填筑坝变形混合模型通用建立方法，首先根据大坝结构特征选取测点所在坝段或坝体并确定各区相应的材料本构模型，建立高精度坝段或坝体数值模型，对各材料的本构参数进行敏感性分析，选定敏感参数结合坝体各材料分区，采用均匀设计确定材料参数‑水位分区组合；对于每种参数组合，对应不同水位通过数值计算确定测点的水位‑变形样本并拟合变形‑水位函数；将均匀设计所有材料组合所得的变形‑水位函数代入总体方程，通过最优化算法获得各函数的待定系数，从而得到测点变形的混合模型；本发明可建立混凝土坝或土石坝施工期和运行期变形混合模型，也可推广到变形、渗流及应力确定性建模。

技术领域

本发明涉及大坝安全监测技术领域，具体涉及不同参数材料分区浇/填筑坝变 形混合模型通用建立方法。

背景技术

混合模型是在模型中对一部分影响因素采用数值计算确定性模型的形式，其 它影响因素采用统计模型的形式，最终结果以统计方法统一求解参数而得到。常 见的混合模型水压分量用有限元计算值，其他分量仍用统计模式，然后与实测值 进行优化拟合建立模型。现有混凝土重力坝混合模型的基本形式为

δ＝Xf(H)+f(T)+f(t) (1)

式中：δ是监测效应量位移；f(H)是水压分量；f(T)是温度分量；f(t)的是 时效分量；X为水压分量的调整参数。实际上，上述假设是基于整个大坝为单一 弹性模量的材料构成、坝体弹性模量与坝基弹性模量成比例线性条件下得到的， 实际上大坝是采用分区浇筑或填筑的，混凝土坝体(段)是由不同标号的混凝土 分区浇筑而成，而土石坝各区域采用不同土石材料填筑而成，大坝各区域材料本 构模型及参数都不相同，为此原有的数学模型(1)不适应真实条件下大坝的混 合模型的建立。

发明内容

本发明的目的在于提供不同参数材料分区浇/填筑坝变形混合模型通用建立 方法，以解决现有技术中导致的上述缺陷。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

不同参数材料分区浇/填筑坝变形混合模型通用建立方法，包括如下步骤：

确定测点所在的坝体或坝段，并获取测点所在的坝体或坝段以及对应的坝基、 坝肩的材料分区；

确定各分区材料的本构模型，对本构模型进行参数敏感性分析，根据试验、 检测信息确定各分区的材料参数存在区间；

确定各分区材料参数区间的子区间，根据全部材料分区数和各区材料敏感参 数的各自子区间，同时考虑水位变化区间，采用均匀设计确定材料-水位的组合 及组合数；

对每种材料参数组合，进行不同水位条件下的变形数值计算，确定测点的水 位-变形样本，当水位样本不足时采用插值方法获得；

根据数值计算得到的测点变形-水位样本，建立变形-水位拟合方程；

遍历所有分区材料组合得到不同组合条件下变形-水位拟合方程并全部代入 总体回归方程，采用优化算法获得各变形方程的相应系数，形成测点变形的总体 混合模型。

进一步地，所述确定不同参数材料的本构模型包括：

判断坝体或坝基的材料类型，若为运行期大坝的混凝土和岩石材料，则取线 弹塑性模型，弹性阶段材料分区i的本构模型参数为(Ei,μi)，其中i＝1,2,…M，M 为材料的分区个数；若为施工期混凝土大坝则选用黏弹塑性本构模型；

若为土体或堆石材料，则从邓肯E-B模型、剑桥模型、南水模型或河海模型 中根据材料特性选取相应的本构模型。